euro-pravda.org.ua

Исследователи разработали пленку из крахмала, способную проводить электричество.

Исследовательская команда из Великобритании создала биоразлагаемые нанокомпозитные пленки. Этот инновационный материал может стать экологически чистой заменой пластиковым электронным компонентам, производимым из нефтеперерабатывающих продуктов.
Исследователи разработали пленку из крахмала, способную проводить электричество.

В долгосрочной перспективе на рынке электроники переход к биополимерам, таким как крахмал, позволит, во-первых, избавиться от дефицитных и нефтехимических ресурсов, а во-вторых, значительно сократить объем токсичных отходов, накапливающихся в мире. Необходимость замены гаджетов растет так же быстро, как увеличиваются темпы их производства. Это делает потребность в новых решениях для экологически чистой электроники особенно актуальной: устройства, которые требуют меньше энергии, изготавливаются из доступных и недорогих материалов, в теории разлагаются в природе и не требуют захоронения.

Перспективный экологически чистый материал был разработан учеными из Лондонского университета королевы Марии (Великобритания). В качестве основы был использован крахмал как биоразлагаемый полисахарид и пленкообразователь, получаемый из растений (кукурузы, картофеля и гороха). Среди его преимуществ — хорошая растворимость в воде и относительно низкая стоимость по сравнению с другими полимерами (целлюлозой, лигнином и белками). Более того, крахмал содержит гидроксильные группы, что позволяет ему образовывать поперечные (межмолекулярные) связи, увеличивая его прочность.

Кроме того, он обладает такими необходимыми для устойчивой электроники характеристиками, как возобновляемость, биоразлагаемость в почве и воде, легкость, простота в производстве гибких пленок и гелей, а также биосовместимость, что делает его подходящим для применения в биологических и медицинских целях. Не случайно крахмал широко используется как в пищевой, так и в непищевой промышленности в качестве сырья для ферментации, компонента в клеях и связующих веществах для бумаги, а также в химическом производстве и текстильной отрасли.

В качестве электропроводящего наполнителя для нанокомпозита исследователи использовали электропроводящий состав максена — карбида титана (слоистый двумерный материал на основе карбидов или нитридов переходных металлов). Он был равномерно распределен в крахмальной матрице и продемонстрировал отличную совместимость, образовав водородные связи. Изменяя концентрации максена, ученые настраивали прочность, электропроводность и коэффициент тензочувствительности, или чувствительность датчика.

В результате материал проявил впечатляющие электромеханические свойства и стабильные электрические характеристики, что позволяет использовать его как надежный и универсальный компонент в электронных устройствах и не только. Пленку можно адаптировать для датчиков движения человека и создания электронных умных покрытий.

В отличие от аналогов на основе нефтепродуктов, композит на основе крахмала разлагается в почве всего за месяц, что делает его экологически чистым. Ученые представили свои выводы в журнале Advanced Functional Materials.